调速系统快速响应性的表达

    仅为了缩短在广阔转速控制范围内的目的，过载容量大的变频器就可达到目的。而要得到变频器主电路能力充分发挥的加减速特性，最好采用转差频率控制或矢量控制的变频器，而不是具有倾斜信号发生电路的通用U/f控制变频器。在这种场合，加减速期间变频器多在限流功能动作的情况下运转，根据下述以线性为前提定义的ω0，不能求得加减速时间。由式(8-5)求出的加减速时间是表达快速响应性的惟一数值。

    另一方面，当讨论对外界干扰的速度稳定性和在无限流范围内的对转速指令变化的快速性时，作为表达快速响应性的数值可使用交叉角频率ω0，对于需要这种快速响应的用途，多选用带有再生制动功能、采用转差频率控制的闭环控制的机种。因此，作为研究对象的系统构成如图8-36所示，并假定在全控制区域为线性的。此系统的开环传递函数通常具有如图8-37所示的增益特性。图中增益曲线0dB处的角频率为交叉角频率ω0，此数值越大快速响应性越好。

    图8-36    转速控制的框图

   TM-电动机惯性转矩；TL-负载惯性转矩

    为了确保控制系统的稳定性，在图8-37中ωc设定在-20dB/dec的倾斜范围内，并且(ω2/ωc)>3或(ω2/ωc)≈3，（ω2/ω1）>3或（ω2/ω1）≈3，通常由设计在转速控制环内的电流控制环特性决定，所以只提高转速控制环的增益来增大ωc是有限度的。为了提高转速环的ωc，必须从内环顺次提高响应，对于理想的控制系统最终归结为提高主电路的开关频率。在具有图8-37所示特性的系统中，电动机转速对阶跃转速指令的响应如图8-38所示，图中响应时间为

   ts=3/ωc    (8-19)

式中  ωc-交叉角频率( rad/s)。

    图8-37    转速控制系统的伯德图

    图8-38    转速控制系统的阶跃响应

   rad/s越是ωc大的系统，响应时间就越短。例如，ωc为30的rad/s系统，时间以0. 1s跟踪。将ωc再增大，对阶跃负载变动的转速变化（冲击降落响应如图8-39所示）可以改善。

    图8-40示出各种用途转速环所要求的值同容量的关系。如前所述，对于多重控制环，越是外侧的环ωc就越小，所以在转速环的外侧组成位置控制环时，此环的ωc只能是转速环ωc的数分之一左右。

    图8-39    冲击降落响应

    图8-40    各种用途转速环所要求的ωc值同容量的关系

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